煤矿防突专项设计(样本)(共77页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上分类号： 密级： UDC: 编号： ××煤矿防突专项设计二一二年三月目 录专心-专注-专业前 言根据防治煤与瓦斯突出规定第十四条规定：有突出危险的新建矿井及突出矿井的新水平、新采区，必须编制防突专项设计。设计应当包括开拓方式、煤层开采顺序、采区巷道布置、采煤方法、通风系统、防突设施（设备）、区域综合防突措施和局部综合防突措施等内容。为此，受山××煤矿有限责任公司的委托，承担了对××煤矿煤与瓦斯突出防治进行专项设计。项目组根据矿井初步设计、防治煤与瓦斯突出规定等的要求，编写了“××煤矿防突专项设计”报告。一、编制设计的依据××煤矿有限责任公司初步设计（以下简称初步设计），中国煤炭科工集团北京华宇工程有限公司，2012。××煤矿有限责任公司瓦斯抽放工程初步设计（以下简称抽放设计），中国煤炭科工集团北京华宇工程有限公司，2012。××煤矿有限责任公司矿井地质报告（以下简称地质报告），山西省煤炭地质114勘查院，2008。××煤矿有限责任公司井筒揭3号煤层瓦斯突出危险性初步评价，河南理工大学，2008。××煤矿煤层气项目井筒检查4#孔煤层气试井成果报告，中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院西安研究院，2008。××煤矿有限责任公司提供的相关资料。二、设计遵循的主要标准及规范煤矿安全规程，国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局，2011年。防治煤与瓦斯突出规定，国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局，2009年。煤矿瓦斯抽采达标暂行规定，国家安全生产监督管理总局，2012年。煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法，国家安全生产监督管理总局，2012年。三、存在的问题及建议由于煤与瓦斯突出是一种复杂的瓦斯动力现象，对突出发生的机理尚未完全搞清楚，加上各矿煤层瓦斯赋存状况、地质条件存在差异性，因此对突出危险性预测指标及临界值、防突措施参数都应通过实际考察加以确定，设计中所采用的指标和参数均参照防治煤与瓦斯突出规定、煤矿瓦斯抽采达标暂行规定等国家规定来确定。建议矿上委托具有资质的科研单位，对预抽瓦斯的防突效果、突出危险性预测指标及临界值、局部防突措施的参数等进行考察，以便指导今后的防突工作。1 矿井概况1.1 井田概况1.1.1 位置与交通××煤矿有限责任公司，工业场地西距沁水县县城约50km，东距玉溪村约2km，位于樊庄农场西侧。地理坐标为：东经112°3620112°4100，北纬35°421535°4500。井田形状呈台阶状，南北宽5.1km，东西长6.78km，面积为26.172km2。矿井边界拐点坐标详见表1-1。表1-1 探矿权边界拐点坐标表序号XY序号XY1.0.67.7.42.3.48.8.83.6.59.7.04.2.910.1.55.7.811.2.46.6.512.6.7交通较为便利，见图1-1所示。玉溪煤矿图1-1 矿井交通位置图1.1.2 地形地貌××煤矿位于高原东南部，太行山脉南端。区内地形总体为北高南低，沟谷纵横，地形起伏较大，东北最高，最高点位于东北角山梁，标高+1210.3m；西南最低，最低点位于胡底村东樊庄河谷，标高+760.9m，相对高差449.4m。南部为樊庄河谷，走向近东西向及NEE向，与区内最发育的一组节理走向一致。谷底较平缓，宽140400m，坡降±1.6º；井田中北部为樊庄支谷及山梁，呈NNE向羽状分布，与该方向的一组节理相吻合，沟谷呈“V”字型尖谷，为侵蚀强烈的中低山区。1.1.3 气象及地震本区属东亚季风区暖温带半湿润地区，大陆气候显著，四季分明。夏季午间较热，早晚凉爽，雨水较多；冬季气候寒冷，雨雪稀少；春秋季雨少风多。据沁水县气象局资料，当地年平均气温10.2，极端最高气温达37.4(1991年7月12日)，最低-18.7（1990年2月4日），无霜期180天，最大冻土深度43cm，最大风力为10级。降雨多在六、七、八三个月，年降水量最大891.2mm，最小412.5mm，年平均蒸发量1584.78mm。据县志记载，从1140年至今，该区共发生地震28次，其中破坏性地震8次。根据国标50011-2001建筑抗震设计规范，本区位于沁水县境内，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，属第一组。1.2 地层及地质构造情况1.2.1 地层区内地层出露条件较好，为二叠系上统上石盒子组上段、石千峰组、三叠系下统刘家沟组，第四系地层零星分布，如图1-2所示。现将区内地层由老到新分述如下： 奥陶系中统上马家沟组(O2s)：14-3孔揭露至上马家沟组下段地层。厚190.95m，其中上段厚53.91m，为深灰色巨厚层状石灰岩，底为白云质灰岩，中段厚121.04m，为灰色泥灰岩、角砾状灰岩、石灰岩夹白云质灰岩。不规则裂隙发育，方解石充填，局部见小溶孔。下段为灰白色含膏灰岩。 奥陶系中统峰峰组(O2f)：为煤系地层基底，平均厚度114.71m。分上下两段。 下段(O2f1)：厚78.53m，主要为深灰色，中厚层状、薄层状泥灰岩、角砾状内碎屑灰岩，下部具波状层理，变形层理。下部夹一层厚层状石灰岩。 上段（O2f2）：厚36.18m，主要为深灰色厚层状质纯石灰岩间夹薄层泥灰岩，具缝合线构造。 石炭系中统本溪组(C2b)：与下伏峰峰组为平行不整合接触，厚度3.25(1202孔)8.45m(0801孔)，平均3.53m。为灰深灰色含铝泥岩、泥岩，含鲕粒具星散状黄铁矿，均匀层理为主。底部0.8m±透镜状铁矿层(山西式铁矿)。 石炭系上统太原组(C3t)：为主要含煤地层，厚75.62(14-3孔)101.74m(0801孔)，平均厚度86.31m，根据岩性特征可分为三段： 一段(C3t1)：K1砂岩底-K2灰岩底。厚3.4317.62m，平均11.84m，自下而上为：K1为细粒砂岩，厚0.401.80m，平均1.43m，灰白色薄层状，石英为主，硅质胶结，脉状层理，夹泥岩条带。K1顶15号煤底：深黑灰色泥岩粉砂岩、含铝泥岩、中夹中粒砂岩。15号煤厚1.20(1202孔)2.30m(14-3孔)，平均1.84m，全区可采。中条带状结构，亮煤为主暗煤次之，可见黄铁矿结核，煤质由下而上变好。图1-2 地层综合柱状图本段以含可采煤层、含铝质为特征。其中15号煤为海退后期，在广阔平坦的废弃泻湖、潮坪上发育连续广布的泥炭沼泽，由于早期距海岸较近，偶然性风暴潮海水常侵入泥炭沼泽，导致15号煤下部灰分、硫分较高。晚石炭纪中期(C3t2)华北最大的海侵(K2)来临，终止了本次泥炭堆积，并导致煤中硫分增高。 二段(C3t2)：K2灰岩底黄水沟砂岩底，厚23.6226.40m，平均25.38m。以海侵石灰岩发育为特征。由K2、K3等深灰色石灰岩构成主体格架，与其上深黑灰色泥岩，灰浅灰色中细粒砂岩及13、12、11号煤层等薄煤层组成向上变浅的海退层序。 三段(C3t3)：黄水沟砂岩底K7砂岩底，厚47.8064.35m，平均49.09m。以碎屑岩发育为特征，夹K5、K6等石灰岩、泥质灰岩及7、8-1、8-2等薄煤层。 二叠系下统山西组(P1s)：为主要含煤地层。厚41.96(11-2孔) 66.24(12-1孔)m，平均51.73m。层序自下而上为： K7砂岩厚0.609.30m，平均4.07m。主要为细粒砂岩、粉砂岩，局部为中粒砂岩，含黄铁矿结核及散晶，超薄-微层状，层面含较多植物碎屑层理发育。 K7顶3号煤底，厚2.6512.80m，平均9.20m。为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及中、细粒砂岩。 3号煤厚5.127.20m，平均5.85m，层位及厚度均很稳定，其东南条带状变薄，为后期河流冲刷所致。 3号煤顶板以深黑灰色泥岩、粉砂岩为主、中厚层状，含丰富植物化石。厚017.58m，平均4.66m，不稳定。 K砂岩顶K8底：为浅灰灰色中细粒砂岩夹深黑灰色泥岩、粉砂岩，1、2号等薄煤层及炭质泥岩。 二叠系下统下石盒子组(P1x)：厚54.7593.75m，平均66.07m。底部为K8中细粒砂岩，局部为粗粒，中厚层状，石英为主岩屑次之，含长石及菱铁矿鲕粒，具少量云母片，大中型楔状交错层理，波状、脉状层理，下部夹泥岩包体及条带。下部为灰深灰色，夹黑灰色泥岩，粉砂岩含较多植物化石夹灰灰白色砂岩。中部夹一层5m多的灰白色中粗粒砂岩，较稳定。上部为灰绿色、灰色泥岩，间夹灰浅灰色砂岩。顶部为灰白色含铝泥岩，较纯，含较多菱铁质鲕粒，俗称“桃花泥岩”。 二叠系上统上石盒子组(P2s)：厚度一般在492.10504.35m，平均502.32m。岩性主要为砂岩及杂色泥岩。根据岩性特征可分为三段： 下段(P2s1)：厚度189.00208.11m，平均201.45m，为灰绿色、灰色、上部夹紫红色斑块的泥岩砂质泥岩、粉砂岩，局部泥岩中含菱铁质鲕粒，夹浅灰色、白灰色砂岩，中上部夹铁质砂岩及锰铁质结核。底部K10为灰浅灰色中细粒砂岩，中厚层状，石英为主，岩屑次之，含长石次棱角次圆状，分选中等，大型交错层理为主，脉状层理与下伏明显接触。 中段(P2s2)：厚87.50121.81m，平均101.20m，为灰色、浅灰色、局部夹灰紫、红紫色的泥岩及粉砂岩与黄绿色、灰白色巨厚层状中粗粒砂岩、含砾砂岩互层。底部K12为中粗粒砂岩，含砾粗砂岩，灰白色厚层状，石英为主，长石次之，含岩屑，次棱角-次圆状，分选中等-较好，大型板状交错层理，底部含泥岩包体，与下伏冲刷接触。 上段(P2s3)：地表仅出露上部地层，厚172.48202.10m，平均199.67m，以暗紫红色、黄色泥岩、粉砂岩为主，间夹黄绿色、顶部夹红褐色细粒及中粒砂岩；上部夹薄层灰绿色硅质泥岩；顶部泥岩中夹37层彩色燧石条带。底部K13为中粗粒砂岩，局部为含砾粗砂岩，灰绿灰白色中-厚层状、石英为主、岩屑次之，长石次之，次棱角状，分选中等，大型交错层理。 二叠系上统石千峰组(P2sh):平均厚度177m，分上、下二段。 下段(P2sh1)：厚 68.20121.57m，平均116.64m，分布于谷坡中部出露较全，由46层厚层砂岩夹泥岩组成砂岩为主的结构岩体。砂岩为白黄色、浅灰黄色、绿黄色中-厚层状中粗粒结构，正粒序，由下至上颜色由浅变深，单层厚、粒度、硬度均由大变小，大型交错层理发育；泥岩为紫红色厚巨厚层状，均匀层理为主，夹少量钙质结核。底部为厚20多米的灰白、浅黄色粗粒砂岩(K14)，厚-巨厚层状，石英为主，长石次之，含岩屑、次棱角-次圆状，分选中等含彩色燧石细砾。硅质胶结为主，大型板状、楔状交错层理发育，正粒序。与下伏岩层冲刷接触。地貌上常形成陡崖。 上段(P2sh2)：厚104.66m，分布于谷坡上部，以棕红色泥岩为主，厚-巨厚层状，均匀层理为主局部水平纹理发育，夹多层似层状钙质结核，中夹12层黄绿色、绿黄色中细粒砂岩，中厚层-厚层状，钙质胶结为主，大型楔状交错层理；砂岩上部常见12层0.5m±淡水灰岩、泥质灰岩或钙质泥岩；顶部夹浅绿灰色细砂条带。 三叠系下统刘家沟组(T1L)：分布于北边中部山梁顶，残留最大厚35m，以紫红色、浅灰红色薄-中厚层中细粒砂岩为主，夹薄层粉砂岩、泥岩。底部5米多为浅灰绿色薄层状砂泥互层。 第四系中更新统(Q2)：主要分布于山梁顶部。一般厚015m，前岭村附近最厚达30m，为棕黄色、浅红色亚粘土、粘土，含钙质结核，局部似层状。与下伏基岩地层为不整合接触。为黄土状堆积。 第四系上更新统(Q3)：分布于南部樊庄河级阶地，或披盖于谷坡中下部。分布于河流级阶地上的主要为浅灰褐色、浅灰黄色亚砂土、砂土，具垂直节理，含菌丝及植物根痕，底部常见砂砾层，砾石直径一般2-15cm，最大达50cm，主要为砂岩岩屑，次圆状，圆状，分选中等-差，砂质充填，中密-密实，壁立性较好。最厚达30m。为冲洪积。披盖于古坡上的主要为浅灰黄色亚砂土、亚粘土，较均一。疏松多孔(包括虫孔及根孔)，含植物根痕，具湿陷性。厚一般小于5m。为坡积、洪积。 第四系全新统(Q4)：分布于樊庄河床、河漫滩及沟谷中，河床为灰黄色，灰绿色砂岩砾石，砾石直径一般525cm，最大0.8m，次棱角状、次圆状、分选差、砂质充填，较疏松。为冲洪积。河漫滩为洪积沙土和人工垫积黄土，疏松，具湿陷性。1.2.2 地质构造玉溪井田位于沾尚武乡阳城北北东向褶带南段东部。由区域构造控制，本区整体地层为东高西低。同时位于坳褶带南端部主轴附近，任何一期构造运动都会在区内有所显现，但幅度不可能太大，形成轴向弯曲次级的宽缓褶曲及少量陷落柱，勘探区范围内没有发现断层，也无岩浆岩体侵入，构造属简单类。井田构造纲要详见图1-3。现将各褶曲、陷落柱及小构造特征分述如下： 褶曲：区内共有褶曲5条，轴向近南北向、NNE向为主，呈“)(”形。 王回背斜：位于王回、12-1孔等一线，轴向北部为N45°E，南部为N52°W，呈向西凸出的弧形。轴部出露P2s3、P2sh1、P2sh2地层，局部黄土覆盖。东翼倾角为24°，最大为10°；西翼倾角为26°，最大为8°。区内长4500m北南向东延出井田。 东岭向斜：位于东岭山梁，轴向北端部为N12°W，北部转为N40°W，中部近南北向南端转为N35°E，呈向东凸出的弓形。轴部出露P2sh2、P2sh1、P2s3地层，局部第四系覆盖。东翼倾角为26°，最大为8°；西翼倾角为28°；最大为10°。区内长4850m，南北延出井田。由露头及两翼产状控制。控制可靠。 朝阳坡背斜：位于山神坪、朝阳坡、玉溪以西等一线，轴向北部为N22W，中部由N45°W转为N30°E，南部N65°E，呈向东凸出的弓形。轴部出露P2sh2、P2sh1 、P2s3地层，部分黄土覆盖。东翼倾角为24°，最大为16°；西翼倾角为25°，最大为6°。区内长6000m南北延出井田。由露头及两翼产状控制，控制可靠。 红沙窑向斜：位于红沙窑村附近，轴向西部为N51W，向东于红土洼附近转为N5°W，呈向东北凸出的弧形。轴部出露P2sh1、P2s3地层，东西均黄土覆盖。北东翼倾角为25°，最大为6°；西南翼倾角为25°，最大为8°。长1950m，南北尖灭于黄土之中。由露头及两翼产状控制。控制可靠。 金地坡向斜：位于窑凹岭以东，井田东边界附近，轴向北部N45°E，南端转为N15°E。轴部出露P2sh1、P2sh2、 P2s3地层，植被较密，少量黄土覆盖，东部植被较密。两翼倾角为23°，区内长500m，南北逐渐消失。由露头及两翼产状控制。控制较可靠。图1-3 玉溪井田构造纲要图 陷落柱：井田内共发现3个陷落柱，均分布于东部边界附近，由地表露头控制。 X1位于10-1孔北偏东800m山梁，为椭圆形，长60m，宽45m。柱体内为T1L底部浅黄绿色、浅紫红色薄层状细粒砂岩夹棕红色泥岩条带，岩层陡立，破碎杂乱，周界多植被覆盖局部出露；围岩为P2sh2上部棕红色泥岩，含钙质结核。陷落高度约50m。 X2位于窑凹岭标东北，为椭圆形长55m，宽40m。柱体内为T1L灰红色薄层状细粒砂岩夹棕红色泥岩、粉砂岩，岩层较陡达45°，两侧向中部倾斜，破碎杂乱，周界植被较密，局部出露；围岩为P2sh2底部棕红色泥岩，含钙质结核。陷落高度100多米。 X3位于12-1孔西北230m，为椭圆形长20m，宽12m，柱体内为P2sh2上部棕红色泥岩及T1L灰红色砂岩，岩石破碎杂乱，陷落高度100多米；围岩为P2s3黄色夹黄绿色砂岩，受陷落牵引，垂直裂隙发育，上部为新近滑坡。 节理及裂隙井田内节理不太发育，一般以两组为主，规律性不强总体以走向6095°一组最发育，其次走向为120135°和170175°及530°等三组较发育。综上所述：区内地层产状平缓，仅有方向单一为数不多的宽缓褶皱。由于区内无断裂破碎带，构造裂隙不发育，各含水层垂向水力联系很小，导致地表泉水出露较多，而深部各含水层涌水量很小。浅层地下水分布于向斜轴部并以泉的形式排泄。除陷落柱附近对煤层、煤质及开采技术条件有所影响外，其余影响不大。区内构造属简单类。1.3 煤层赋存情况井田内煤层主要分布于山西组(P1S)、太原组(C3t)。含煤地层总厚122.08161.90m，平均138.04m。共含煤2-9层，含煤系数6.10%8.36%，平均6.78%。可采含煤系数5.86%。山西组(P1S)一般含煤13层，其中3号煤全区可采。含煤系数7.7314.99%，平均11.67%，可采含煤系数11.31%。主要可采煤层3号煤层位于本组下部，其余煤层为极不稳定的薄煤层，不具工业价值。太原组(C3t)一般含煤6-7层，仅15号煤层可采。含煤系数2.91% 6.65%，平均3.01%，可采含煤系数1.85%。主要可采煤层15号煤层位于本组下段。其余煤层为极不稳定的薄煤层。井田内主要可采煤层为3号、15号，各可采煤层情况见表1-2。现将各煤层特征分述如下：3号煤层 位于山西组下部，厚度5.127.20m，平均5.85m，纯煤厚度4.62m7.00m，平均5.71m。距底板0.95m处，有一层较稳定的夹矸，其厚度平均为0.28m，岩性为泥岩或炭质泥岩。煤层顶板为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩，局部为细粒砂岩。底板均为泥岩。该煤层厚度大且稳定，结构简单，全区可采，为稳定型可采煤层。下距15号可采煤层82.80m84.54m，平均84.34m。3号煤层水分0.86%4.34%，平均2.37%；灰分11.74%17.76%，平均14.28%；挥发分7.43%9.17%，平均8.07%；煤质为3号无烟煤。15号煤层 位于太原组一段顶部，厚度1.202.30m，平均1.84m，在煤层中下部具一层0.050.15m，平均0.10m的泥岩夹矸。顶板为2石灰岩，底板为泥岩。煤层结构简单，厚度较大，属稳定型可采煤层。15号煤层水分2.16%3.56%，平均2.83%；灰分13.27%22.36%，平均17.91%；挥发分6.66%9.06%，平均8.17%；煤质为3号无烟煤。表1-2 可采煤层特征表含煤地层煤层编号煤层厚度(m)平均煤层间距(m)夹石层数煤层结构顶底板岩性稳定性可采性山西组35.12-7.205.8582.80-84.5484.341简单顶板为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩底板为泥岩稳定可采太原组151.20-2.301.841简单顶板为2石灰岩，底板为泥岩稳定可采根据山西煤田地质勘探114队山西省沁水煤田玉溪井田3号煤层勘探报告，玉溪井田3号煤层煤尘无爆炸危险性；3号煤层属不易自燃煤层。表1-3 各煤层的煤质特征煤 层 号315工业分析Mad(%)原煤0.864.342.372.163.562.83Ad(%)原煤11.7417.7614.2813.27-22.3617.91Vdaf(%)原煤7.439.178.076.669.068.17St,d(%)原煤0.330.730.442.536.654.61Pd(%)原煤0.0160.0620.043Qb,d(MJ/kg)原煤27.8931.3530.1927.1530.7328.84精煤回收率(%)44.1178.4865.4346.5170.8760.91煤 类WY3WY31.4 矿井开拓与开采1.4.1 开拓方式××煤矿设计生产能力2.40Mt/a，主采3号煤层，服务年限50.7a。矿井采用斜井开拓方式，全井田共布置主斜井、副斜井、进风立井、回风立井，共4个井筒。主斜井井口标高+797.2m，井底标高+320m，斜长1731m，井筒倾角16°，净断面17.9m2。井筒内装备B1200mm胶带输送机提升煤炭，另外装备架空乘人器担负矿井人员的上下井任务。副斜井井口标高+792.2m，井底标高+320m，斜长1380m，井筒倾角20°，净断面17.0m2，井筒内铺设900mm轨距、43kg/m的双轨，装备一台4m单钩绞车提升大件及负责日常材料辅助提升。在玉溪村北部布置一对进、回风立井负责矿井初期的通风任务。1.4.2 井田开拓、开采顺序根据煤层赋存特征，首先开采3号煤层，全部采完后，再设计开采15号煤层。矿井设计井下以+320m水平开拓全井田，副斜井落底后布置+320m水平车场并与中央大巷及主斜井沟通。井筒落底位置位于井田南部中央，从井底沿南北方向布置一组大巷到井田边界开拓全井田。设计主要大巷按三条布置，分别为中央辅助运输、中央胶带输送机和中央回风大巷，三条大巷均布置在距3号煤层底板约20m的砂质泥岩中，三条大巷水平间距为40m。矿井设计利用中央大巷直接布置工作面条带式开采，大巷东西两翼工作面推进长度为22003000m。在三条主要岩石大巷的上方，经穿层钻孔对煤层消突后，在煤层中施工三条辅助巷，分别为两条辅助运输巷和一条辅助回风巷。三条辅助巷水平间距为40m，煤层巷道与岩石巷道水平间距10m。全井田3号煤层共划分为2个盘区：即井田南部为一盘区、北部为二盘区。投产验收盘区为一盘区。开采顺序为盘区前进式，即由靠近井筒的盘区向井田边界推进，一盘区二盘区。矿井投产时，在一盘区的东翼布置一个大采高综采工作面，井下布置四个掘进工作面，分别为两个顺槽综掘工作面，一个煤层辅助巷道综掘工作面和一个中央大巷岩巷普掘工作面，采掘比为1：4。3号煤层采用长壁后退式综合机械化一次采全高开采，全部陷落法管理顶板，工作面长度200m。回采工作面布置三进两回五条顺槽，均为综掘工作面，掘进速度400m/mon。目前，矿井处于基建阶段，采掘工程平面图见图1-2。图1-4 采区开拓布置、通风系统图1.5 矿井通风情况根据防治煤与瓦斯突出规定第十九条“突出矿井的通风系统应符合下列要求：（一）井巷揭穿突出煤层前，必须具有独立的、可靠的通风系统；（二）突出矿井、有突出煤层的采区、突出煤层工作面都必须有独立的回风系统，采区回风巷是专用回风巷。（三）在突出煤层中，严禁任何2个采掘工作面之间串联通风；（四）煤（岩）与瓦斯突出煤层采区回风巷及总回风巷必须安设高低浓度甲烷传感器；（五）突出煤层采掘工作面回风侧严禁设置调节风量的设施。易自燃煤层的回采工作面确需设置调节设施的，须经煤矿企业技术负责人批准；（六）严禁在井下安设辅助通风机；（七）突出煤层掘进工作面的通风方式必须采用压入式。”1.5.1 通风方式矿井通风方法为机械抽出式通风，通风方式为中央并列式通风。矿井共有4个井筒。其中：主斜井、副斜井、进风立井担负进风任务，回风立井担负回风任务，如图1-4所示。矿井选用FBCDZ No38/2X900型轴流式通风机2台，1台工作，1台备用。每台风机配2台YBF710L-10型矿用隔爆型电机（900kW、590r/min、10kV）。工作面通风方式：采用走向长壁一次采全高自然垮落后退式综合机械化采煤方法，采用“三进两回偏Y型”的通风方式，即工作面采用五巷布置，在工作面一侧布置两条进风顺槽；在工作面另一侧布置三条巷道，紧靠工作面布置一条进风顺槽，另外两条为回风顺槽，如图1-5所示。1.5.2 矿井供风量根据初步设计，矿井总风量为300m3/s。各用风地点的风量配置如下：回采工作面配风70m3/s；备用工作面（抽放面）：35m3/s；综掘工作面配风60m3/s；普掘工作面配风15m3/s；剩余风量用于其它硐室。图1-5 回采工作面通风系统示意图1.6 矿井瓦斯情况根据煤田地质勘探114队井田3号煤层勘探报告，井田内3号、15号煤层瓦斯成果如表1-4所示。根据主斜井、副斜井和回风立井井筒检查孔施工采集到的煤样，主斜井、副斜井和回风立井揭3号煤层地点3号煤层最大原始瓦斯含量分别为25.59m3/t、19.92m3/t、18.53m3/t，其最大原始压力分别为2.90MPa、2.79 MPa和1.76MPa。表1-4 3、15号煤层甲烷含量、瓦斯成分测定结果统计表煤层号甲烷含量ml/g.daf自然瓦斯成份%CH4CO2N2C2-C837.33-15.819.25(16)59.32-99.1788.01(16)0.00-9.623.60(16)0.11-29.698.06(16)0.000-1.3750.396(16)156.41-15.2510.83(2)94.46-96.7795.62(2)0.00-2.971.49(2)0.00-5.532.77(2)0.0000-0.60000.30(2)备注：( )内数据为参加统计的样品数参考邻近成庄矿资料，3号煤层钻孔自然瓦斯涌出量及其衰减系数为：0.00330.2575m3/min·hm(平均0.0754m3/min·hm)，涌出衰减系数为0.01330.1573d-1。煤层透气性系数为0.103226.58m2/MPa2·d，属于容易抽放到可以抽放类型。1.7 周边矿井情况××煤矿。如图1-6所示。图1-6 周边矿井分布图××煤矿采用立井开拓，设计生产能力0.60Mt/a，井田面积5.1258km2，批准开采3号、15号煤层，目前正在基建过程中，为煤与瓦斯突出矿井。××煤矿采用斜井开拓，生产能力1.50Mt/a。井田面积约27.79km2，南北长约5.2km，东西倾斜宽7.5km，主要可采煤层为3、9、15号煤层，为高瓦斯矿井。表1-5 邻近矿井瓦斯等级鉴定结果矿 井年 份绝对瓦斯涌出量（m³/min）相对瓦斯涌出量（m³/t）批复等鉴定结果级××煤矿201046.5314.97高瓦斯矿井201147.6215.16高瓦斯矿井××煤矿201161.96-煤与瓦斯突出矿井2 煤与瓦斯突出危险性初步评价2.1 突出危险性评价指标根据防治煤与瓦斯突出规定的相关规定，当动力现象特征不明显或者没有动力现象时，应当根据实际测定的煤层最大瓦斯压力P、软分层煤的破坏类型、煤的瓦斯放散初速度P和煤的坚固性系数f等指标进行鉴定。全部指标均达到或者超过表2-1所列的临界值的，确定为突出煤层。表2-1 预测煤层突出危险性单项指标临界值煤层突出危险性煤 的破坏类型瓦斯放散初速度P煤的坚固性系数 f煤层瓦斯压力P(MPa)突出危险、 10 0.5 0.74在上述四个单项预测指标中，煤的破坏类型是煤层原生结构受外力破坏程度的综合反映，将通过对煤层的光泽、层状结构、节理性质、节理面及断口性质以及手试硬度等多种参数的现场考察综合判定，如表2-2所示。类以上的强烈破坏煤、粉碎煤（类）和全粉煤（类），由于其结构受到外力的严重破坏，煤层的整体强度和抗破坏能力已大大降低，为煤与瓦斯突出创造了必要的条件。煤的坚固性系数表征局部煤体的强度特征，反映了煤体抵抗地应力和瓦斯压力的破坏作用，对发动煤与瓦斯突出的阻力大小。坚固性系数愈小的煤，愈难以阻止突出的发生。煤的瓦斯放散初速度指标（P）是煤的含瓦斯结构重要特征，是煤吸附瓦斯能力和吸附平衡状态破坏（卸压）后解吸瓦斯速度的综合反映。P大的煤其吸附瓦斯的能力较大，解吸瓦斯的速度亦较大，能在短时间内释放出较大的瓦斯潜能，是发动煤与瓦斯突出的重要条件。煤层瓦斯压力是煤层中瓦斯潜能的重要指标，煤层瓦斯压力大，煤体中的瓦斯含量就高，存在于煤体孔隙、裂隙中的游离瓦斯在煤体暴露、平衡状态破坏时就会形成更高的压力梯度破坏和抛掷煤体。煤中瓦斯是破坏煤体、发动煤与瓦斯突出的主要能源，瓦斯压力就是这种能源大小的直接标志，因此，也是判断煤层突出危险性的最重要指标。根据煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法第三十七条规定，煤层突出危险性指标未完全达到上述指标的，测点范围内的煤层突出危险性由鉴定机构根据实际情况确定；但当f0.3、p0.74MPa，或0.3f0.5、p1.0MPa或0.5f0.8、p1.50MPa，或p2.0MPa的，一般确定为突出煤层。表2-2 煤的破坏类型分类表破坏类型光泽构造与构造特征节理性质节理面性质断口性质强度类(非破坏煤)亮与半亮层状构造，块状构造，条带清晰明显一组或二三组节理，节理系统发达，有次序有充填物(方解石)次生面少，节理、劈理面平整参差阶状，贝状，波浪状坚硬，用手难以掰开类(破坏煤)亮与半亮1.尚未失去层状，较有次序2.条带明显，有时扭曲，有错动3.不规则块状，多棱角4.有挤压特征次生节理面多，且不规则，与原生节理呈网状节理节理面有擦纹、滑皮，节理平整，易掰开参差多角用手极易剥成小块，中等硬度类(强烈破坏煤)半亮与半暗1.弯曲呈透镜体构造2.小片状构造3.细小碎块，层理较紊乱无次序节理不清，系统不发达，次生节理密度大有大量擦痕参差及粒状用手捻之成粉末，硬度低类(粉碎煤)暗淡粒状或小颗粒胶结而成，形似天然煤团节理失去意义，呈粘块状粒状用手捻之成粉末，偶尔较硬类(全粉煤)暗淡1.土状构造，似土质煤2.如断层泥状土状可捻成粉末，疏松2.2 煤与瓦斯突出危险性评价 根据××煤矿主斜井、副斜井和回风立井揭3号煤层地点3号煤层最大原始压力分别为2.90MPa、2.79 MPa和1.76MPa，有两个测值大于2.0MPa。评价结论为：××煤矿3号煤层具有煤与瓦斯突出危险性。3 矿井防突基本要求××煤矿3号煤层具有煤与瓦斯突出危险性，根据防治煤与瓦斯突出规定第十四条，矿井在新水平、新采区开拓回采前，必须编制防突专项设计。设计应包括开拓方式、煤层开采顺序、采区巷道布置、采煤方法、通风系统、防突设施（设备）、区域综合防突措施和局部综合防突措施等内容。整个矿井的防突工作应坚持“区域防突措施先行、局部防突措施补充”的原则，根据矿井的实际状况和条件，制定区域综合防突措施和局部综合防突措施。区域防突工作应当做到“多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标”的要求。矿井防治煤与瓦斯突出工作按图3-1所示进行。图3-1 防治煤与瓦斯突出基本流程参考示意图以防突规定要求内容为指导方针、矿井防治煤与瓦斯突出基本流程示意图为依据，结合本矿井煤层赋存具体特征，编制矿井3号煤层防突专项设计并严格执行，保证矿井安全高效生产。矿井在3号煤层进行采掘活动前应当根据防突专项设计的内容，做好矿井防突工程的计划和实施，将防突的预抽煤层瓦斯、保护层开采等工程与矿井采掘部署、工程接替等统一安排，使矿井的开拓区、抽采区和突出煤层开采区按比例协调配置，以保证在突出煤层采掘前实施区域防突措施。矿井在开拓3号煤层新水平、新采区的主要巷道应尽量布置在岩层或非突出煤层中，揭穿3号煤层的次数应尽可能减少，揭穿地点应当合理避开地质构造破坏带。地质测量部门与防突机构、通风部门共同编制出矿井瓦斯地质图，并在图中标明采掘进度、被保护范围、煤层赋存条件、地质构造、突出点的位置、突出强度、瓦斯基本参数及绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量等资料，作为区域突出危险性预测和制定防突措施的依据。地质测量部门在采掘工作面距离未保护区边缘50m前，编制临近未保护区通知单，并报矿技术负责人审批后交有关采掘区（队）。突出煤层顶、底板岩巷掘进时，地质测量部门提前进行地质预测，掌握施工动态和围岩变化情况，及时验证提供的地质资料，并定期通报给煤矿防突机构和采掘区；遇有较大变化时，随时通报。4 区域综合防突措施××煤矿3号煤层经评价为突出危险煤层，需按照图4-1所示执行区域综合防突措施。防治煤与瓦斯突出规定第五条要求，区域综合防突措施包括下列内容：（一）区域突出危险性预测；（二）区域防突措施；（三）区域措施效果检验；（四）区域验证。区域措施效果检验区域验证无危险区有突出危险突出矿井突出煤层开拓前区域预测开拓后区域预测区域防突措施图4-1 区域综合防突措施工艺流程示意图本章主要根据防治煤与瓦斯突出规定的有关要求，并结合××煤矿煤层赋存和开采技术条件，对3号煤层区域防突技术方案进行设计。4.1 区域突出危险性预测区域突出危险性预测（简称“区域预测”，下同）又称为长期预测，其任务是确定井田、煤层和煤层区域的突出危险性。区域预测分为新水平、新采区开拓前的区域预测（简称“开拓前区域预测”，下同）和新采区开拓完成后的区域预测（简称“开拓后区域预测”，下同）。不同阶段的区域预测对矿井开拓开采的指导侧重点不同。开拓前区域预测结果用于指导新水平、新采区的设计和新水平、新采区开拓工程的揭煤作业；开拓后区域预测结果用于指导工作面的设计和采掘生产作业。根据××煤矿的开拓以及采掘规划，需对首先开采的一盘区内的3号煤层进行区域突出危险性预测，区域预测一般根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法进行，并应当按照下列要求进行：(1) 煤层瓦斯风化带为无突出危险区域；(2) 根据已开采区域确切掌握的煤层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律和对预测区域煤层地质构造的探测、预测结果，采用瓦斯地质分析的方法划分出突出危险区域。当突出点及具有明显突出预兆的位置分布与构造带有直接关系时，则根据上部区域突出点及具有明显突出预兆的位置分布与地质构造的关系确定构造线两侧突出危险区边缘到构造线的最远距离，并结合下部区域的地质构造分布划分出下部区域构造线两侧的突出危险区；否则，在同一地质单元内，突出点及具有明显突出预兆的位置以上20m（埋深）及以下的范围为突出危险